Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ И МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230

Рисунок 5.1 а - Перебор фиксированных компонент, выделение P волны, ПВ1, (P составляющая)

Рисунок 5.1 б - Перебор фиксированных компонент, выделение P волны, ПВ1, (Z составляющая)

Графики параметров поляризации по Р волне (рисунок 5.3) на непродольных профилях свидетельствуют о смене волн в области первых вступлений, связанной с особенностями строения среды.

Рисунок 5.2 - Сопоставление К составляющих из разных ПВ



Рисунок 5.3 - Углы подхода P волн

Прямая S волна зарегистрирована на сейсмограммах из всех 5^ти ПВ с довольно устойчивой формой записи, особенно из ближнего ПВ, благодаря стабильному поверхностному источнику возбуждения. Протяженность цуга S волны с глубиной возрастает (от 200 мс на глубине 150-200 м до 300 мс на глубине 3200-3400 м), последующие низкочастотные фазы распространяются с несколько меньшей скоростью. Первые фазы более высокочастотны и менее интенсивны, глубже 1200-1300 м их не удается выделить. Однако опорная фаза S-волны была прослежена вдоль всего профиля, что обусловило высокую точность построения вертикального годографа S волны до глубины 3700 м.

В интервале глубин 3700-500 м вертикальный годограф был продолжен по наблюдениям из непродольных ПВ, приведенных к вертикали. Наиболее оптимально S волна зарегистрирована на горизонтальных и наклонных компонентах, занимая обширную область пространства (рисунок 5.4).



Рисунок 5.4 - Перебор фиксированных компонент, выделение S волны по ПВ1 (11 составляющая)

Продольные отраженные РР волны связаны, практически, со всей исследуемой толщей, хотя их динамическая выразительность от различных границ неодинакова и изменчива. В верхней части разреза, в интервале глубин 400-2350 м, соответствующей терригенным отложениям неоген-палеогена, вплоть до кровли палеоцена, на исходных записях Z составляющей (рисунок 5.1, б) из ближнего ПВ 1 выделяется и прослеживается по вертикальному профилю большое количество малоинтенсивных отраженных продольных волн. Их корреляция при приближении к дневной поверхности ухудшается наложением трубных волн.

Сравнительно высокой интенсивностью и динамической выразительностью характеризуются отраженные РР волны, связанные литолого - стратиграфическими границами эоцена, верхнего и нижнего мела, а также триаса.

Кажущиеся скорости глубинных продольных отраженных волн составляют 3200 - 3500 м/с, видимые частоты лежат в пределах 10 - 50 Гц. Области их оптимальной регистрации по записям из ближнего ПВ располагаются в окрестности Z составляющей. По наблюдениям из различных непродольных (удаленных) ПВ волновое поле существенно отличается (рисунок 5.5), в их прослеживании отмечаются значительные азимутальные отклонения, обусловленные, очевидно, структурными особенностями строения в окрестности скважин.

Рисунок 5.5 - Сопоставление Z составляющих из непродольных ПВ

Волновое поле продольных отражений нарушается также интерференцией с поперечными и обменными волнами, тем не менее, их удается выделить и проследить по всему вертикальному профилю.

Обменные отраженные (РS) и проходящие (РS) волны характеризуются теми же основными особенностями, что и продольные волны (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 - Перебор фиксированных компонент, выделение PS волн по ПВ2, (X состаляющая)

Здесь также преобладают отражения от кровли известняков верхнего мела, метаморфизированных песчаников нижнего мела, известняков нефтекумской свиты и отражения от более глубоких границ.

Очевидно, что сходство волновой картины отраженных РР и РS волн обусловлено близостью скоростной дифференциации среды по волнам разных типов. Некоторые отличия волн РS от РР волн связаны с тем, что кинематика обменных отражений для разных ПВ практически не меняется. Вместе с тем анализ поляризационных характеристик свидетельствует о наличии незначительных азимутальных отклонений в направлениях их смещений относительно вертикальной плоскости Р волны.

Проходящие обменные волны РS связаны, практически, со всем исследуемым разрезом. Среди этих колебаний доминируют на записях волны РS от кровли высокоскоростных известняков верхнего мела, которые являются наиболее резкой границей отражения - обмена. На интенсивность обменных проходящих волн оказывает влияние удаление и взаимное расположение ПВ. Как и следовало ожидать, из ближнего ПВ интенсивность обменных РS волн невысокая. Из непродольных ПВ интенсивность продольных волн примерно одинакова. Анализ сейсмограмм 23 фиксированных компонент позволил построить стереограмму расположения в пространстве областей следящих составляющих различных типов волн (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7 - Сводная стереограмма оптимальной регистрации волн различных типов из разных ПВ

Обменные отраженные РS волны поляризованы вблизи фронта первой продольной волны. Поляризация отдельных групп РS волн от мелких и глубоких границ из разных ПВ может несколько различаться, но, в основном, азимутальными отклонениями ввиду разной ориентации границ обмена.

Поперечные SS волны регистрируются преимущественно на наклонных и горизонтальных компонентах. Границы образования SS и РР волн, в основном совпадают (рисунок 5.8), хотя есть и различия.

геологический разрез нефтегазонасыщение скважина



Рисунок 5.8 - Перебор фиксированных компонент, выделение SS волн, ПВ1, (5 составляющая)

Поскольку волны SS регистрируются только в последующей части записи, их отождествление с определенными границами затруднено, однако на резких скоростных границах они наблюдаются достаточно уверенно, в частности, хорошо они видны на составляющих Х, У из ближнего и удаленных ПВ.

Поле помех для выделения продольных и обменных отражений от глубинных целевых границ представлено трубными волнами, кратными монотипными и обменными волнами. Основную роль в их формировании играют высокоскоростные границы в меловых, триасовых и более глубоких отложениях. Все эти колебания определяют структуру волнового поля, существенно влияют на селекцию отраженных волн, связанных с глубокими горизонтами в толще палеозоя.

Таким образом, подводя итог рассмотрению характера сейсмического волнового поля, можно отметить, что волны РS и SS,мешающие селекции продольных отражений, вместе с тем являются полезными, так как при совместной обработке и интерпретации с РР волнами по ним могут быть определены упругие параметры среды, связанные с вещественным составом геологического разреза.

Полученные данные об особенностях волнового поля по скважине Ачикулакская №230 являются физической и геологической основой для проведения работ ПМ ОГТ с целью изучения нефтегазонасыщения палеозойских отложений.

5.2 Скоростные, упруго-деформационные и поглощающие свойства среды

Скоростные свойства среды

Возможность одновременного определения скоростей Р и S волн является одной из важнейших особенностей поляризационного метода. Применение ППК при ПМ ВСП позволило непрерывно проследить вдоль вертикальных профилей прямую продольную и поперечную волны. По выделенным Р и S волнам построены годографы первых вступлений, по которым вычислены пластовые скорости и отношение V_s/V_p. Полученные данные свидетельствуют о том, что изменения скоростей продольных и поперечных волн находятся в тесной связи с литологией пород (рисунок 5.9).

Песчано - глинистая толща олигоцен-миоценовых и вышезалегающих неогеновых отложений характеризуются минимальными начальными значениями скоростей V_s=600 м/с, V_p=1870 м/с.

В глинисто-алевролитовой толще палеогена скорости V_s - 800 - 1200 м/с и V_p 2600 - 2900 м/с.

Наиболее высокие значения скоростей отмечены в карбонатных отложениях верхнего мела V_s=2700 м/с и V_p=5200 м/с. В отложениях нижнего мела, представленного песчаниками, прослоями алевролитов и аргиллитов, скорости продольных и поперечных волн (глубины порядка 2800 - 3560 м) уменьшаются и имеют соответственно значения 2500 м/с и 4000 м/с.



Рисунок 5.9 - Скоростная модель среды

Наряду с литологическим составом пород, существенное влияние на скорости Р и S волн оказывает глубина залегания. Гравитационное давление вышележащих отложений приводит к уплотнению пород, к повышению их упругости и скоростей. Это особенно заметно для легко уплотняемых неогеновых отложений, у которых наблюдается интенсивное нарастание скорости с глубиной: V_s от 600 м/с до 800 м/с и V_p от 1800 м/с до 2200 м/с с вертикальными градиентами К_s=0,66-0,5 1/с и К_p=0,75-0,54 1/с. Аналогичная закономерность наблюдается в отложениях майкопа, где значения V_s и V_р на глубине 2380 м возрастают соответственно до 1300 м/с и 2900 м/с. При этом вертикальный градиент у продольных и поперечных волн примерно одинаков и уменьшается от 0,55 1/с до 0,35 1/с, что обусловлено, с одной стороны уплотнением, а с другой - общим увеличением песчанистости в майкопе. В отложениях эоцен - палеогена закономерности изменения скоростей близки к вышеописанному.

Скорости поперечных и продольных волн в верхнемеловых известняках являются наибольшими и в значительной мере определяются литологией пород. Для нижнемеловых отложений зависимость V_s и V_p от изменения глубины залегания проявляется слабо.

Таким образом, изменение пластовых скоростей исследуемых отложений обуславливается в значительной степени их литологическим составом и уплотнением пород под влиянием геолого - динамических факторов.

Данные о скоростях в нефтекумских карбонатных отложениях показывают, что характер изменения скоростей с глубиной, в основном, обусловлен литологическим составом пород, где их значения довольно значительны, особенно для продольных волн (V_p=5500 м/с, V_s=2700 м/с).

В отложениях палеозоя также наблюдается высокий уровень скоростей продольных и поперечных волн, где они изменяются от 5200 м/с до 6000 м/с (V_p)и от 2700 м/с до 3250 м/с (V_s).

В целом, разные глубины залегания разновозрастных пород с различным литологическим составом определяют значительные изменения скоростей по разрезу: V_p=1800 - 6000 м/с, V_s=600 - 3250 м/с.

Упруго-деформационные свойства среды

Важное значение имеет изучение упругих параметров среды, зависящих от структуры и состава, глубины залегания и степени деформации пород. Они варьируют в пределах, характерных для пород определенного литологического состава. Совокупность упругих параметров и их корреляционное прослеживание являются источником сведений о локальных изменениях геологического разреза в пространстве. Упругие параметры определяются одной из пар следующих параметров - скоростями продольных и поперечных волн (V_p и V_s), модулем Юнга (Е) и коэффициентом Пуассона (у), постоянными Ламе (л и м) (рисунок 5.10) [6].

При работах ПМ ВСП обеспечивается одновременное изучение скоростей V_p и V_s. По данным о скоростях V_p и V_s рассчитаны г= V_s/V_p и коэффициенты Пуассона, а с использованием эмпирической зависимости Н.Н. Пузырева между скоростью и плотностью вычислены также модули Юнга, постоянные Ламе, по ним построены графики упругости с глубиной.

Оценим характер изменения параметров г и у с глубиной, прежде всего, для песчано - глинистых отложений неоген-палеогена. Минимальные значения параметра г (0,32) отмечаются в плиоцен - четвертичных отложениях. Здесь наблюдаются максимальные значения коэффициента Пуассона (у~0,46). Изменения параметра г в терригенном, преимущественно глинисто-алевролитовом с прослоями песчаников разрезе характеризуются небольшим увеличением параметра г до 0,35 и уменьшением значений у до 0,42, что связано с уплотнением пород с глубиной.

В интервале глубин 1350-2380 м значения г возрастают до 0,45, а значения коэффициента Пуассона, соответственно, уменьшаются до 0,37, обусловленные, по всей видимости, особенностями литологии и в меньшей степени давлением вышележащих осадков. Повышенными значениями г характеризуются карбонатные отложения верхнего мела (г =0,5) и плотные песчаники, аргиллиты и глинистые известняки нижнего мела (г =0,6). Распределение коэффициента Пуассона у отличается тем, что здесь наблюдается обратная закономерность по сравнению с параметром г, в частности, значения параметра у уменьшаются и принимают минимальные значения (у=0,26). На этом фоне в известняках нефтекумской свиты величина г уменьшается до 0,53, а у увеличивается до 0,38. В самой нижней части геологического разреза, в отложениях палеозоя, величина параметра г =0,51 и у=0,40, что, в целом, характеризует изменчивость литофациальных свойств вскрытых отложений.

Рассмотрим также данные, характеризующие параметры напряжения и деформации, определяемые постоянными Ламе (л и м), связанные с механическими свойствами среды: модулем Юнга (Е) и коэффициентом Пуассона (у) (рисунок 5.10 ). Сопоставление модулей упругости Е и сдвига м с параметрами г и у показывает, что повышенным значениям г и пониженным значениям у соответствуют повышенные значения модулей упругости и сдвига, причем для модуля Юнга это выражено более резко.



Рисунок 5.10 - Упругие параметры среды

Очевидно, что с увеличением нагрузки вышележащих слоев уменьшается пористость пород и происходит их уплотнение. Это приводит к уменьшению с глубиной коэффициента Пуассона и увеличению модуля Юнга. При этом литология пород оказывает определяющее влияние на упругие свойства пород.

Литологические изменения в разрезе достаточно тонко прослеживаются на графике л(Н), где более плотные породы (песчаники, известняки, сланцы и др.) характеризуются повышенными значениями л по сравнению с менее плотными (глины, аргиллиты и др.). Это наблюдается по всему разрезу, вскрытому скважиной.

Еще более тесная связь литологии пород с другими характеристиками среды отмечается на графиках, полученных с использованием интервальных скоростей продольных и поперечных волн (рисунок 5.10). Здесь практически по всем параметрам выделяются границы смены литологии пород. Именно этими причинами можно объяснить резкое увеличение модулей Юнга и сдвига на кровле верхнемеловых и нефтекумских известняков. Полученные данные по скважине Ачикулакская №230 близки к теоретическим для соответствующих литологических разностей.

Для повышения эффективности разведки на нефть и газ необходимо накапливание таких данных с целью прогноза петрофизических свойств и нефтенасыщения в отложениях палеозоя.

Поглощающие свойства среды.

Поглощающие свойства среды изучались по графикам изменения амплитудно - частотных спектров с глубиной, пластовых коэффициентов эффективного затухания. Основная энергия Р волны сосредоточилась в полосе частот 10 - 50 Гц.

Эффективное затухание Р волны б_{р эф} исследовано во всем интервале вскрытого геологического разреза. Вдоль вертикального профиля максимум основного спектра не претерпевает серьезных изменений до кровли песчаников палеогена. При этом ширина спектра практически не меняется с глубиной.

По данным изучения б_{р эф} среда может быть представлена рядом слоев:

I слой, не считая слабых песчано-глинистых отложений миоцена, захватывает практически весь олигоцен-миоцен, включая толщу майкопа, где б_{р эф} монотонно возрастает с глубиной, в среднем, в пределах от (10 - 15) ^х 10^-3 1/м.

Во II слое (глубина 2400 - 2800 м), охватывающем разнородные по литологическому составу осадки верхнего мела, значения б_{р эф} претерпевают резкие изменения в диапазоне (10 - 20) ^х 10^-3 1/м (рисунок 5.11).

III слой (интервал 2800 - 3550 м) включает плотные песчаники нижнего мела. Здесь отмечается относительное понижение б_{р эф}, за исключением интервала 2900 - 3000 м (песчаники Альба), где значения б_{р эф} являются аномальными в нижнемеловых отложениях и составляют (10 - 14) ^х 10^-3 1/м, что связано с нефтенасыщением.

IV слой слагают отложения нефтекумской свиты, где величина б_{р эф} достигает максимальных значений на глубине 3600 - 3900 м, что, возможно, связано с повышенной трещиноватостью и нефтенасыщением этих отложений. Здесь значения б_{р эф} принимают предельные значения (10 - 27) ^х 10^-3 1/м. В отложениях палеозоя (пермь, верхний девон и более глубокие отложения) каких - либо существенных изменений б_{р эф} не отмечается (12 - 13) ^х 10^-3 1/м.

Таким образом, изменение коэффициента затухания Р волны обусловлено особенностями исследуемого разреза и указывает на наличие отдельных интервалов с повышенными значениями эффективного коэффициента затухания б_{р эф}, в частности, в отложениях палеогена, верхнего и нижнего мела, нефтекумской свиты. Поэтому можно считать, что параметр б_{р эф} является достаточно информативным и может быть использован в разведочных целях.

Рисунок 5.11 - Поглощение Р волн

5.3 Стратиграфические привязки волн и геосейсмическое моделирование, прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

Изучение геологического разреза сейсморазведкой связано, прежде всего, со стратиграфической привязкой волн. Во вскрытом глубоким бурением разрезе, трудностей для решения этой задачи не встречается. Как правило, применение ПМ ВСП в сочетании с геосейсмическим моделированием обеспечивает достоверную увязку волновых полей, наблюдаемых во внутренних точках среды методом ВСП и на дневной поверхности - МОВ ОГТ.

Для отраженных волн, регистрируемых от границ глубже забоя скважины, стратиграфическая привязка волн может быть условной. Для исключения серьезных ошибок в оценке глубин залегания исследуемых отложений необходима прогнозная оценка скоростей и акустической жесткости по наблюдениям ВСП.

5.3.1 Стратиграфическая привязка волн

Обеспечение стратиграфической привязки продольных волн и определение скоростной модели для исследуемого объекта осуществляется по наблюдениям ПМ ВСП из ближнего ПВ. Сопоставление волновых полей, зарегистрированных в скважине и на поверхности позволяет наиболее точно отождествить отраженные волны по форме записи, что практически исключает ошибки, связанные с неучтенными статическими поправками.

Реальна также оценка уровня интенсивности кратных волн за счет сравнения особенностей записи вблизи границы отражения (трасса однократных волн) или на дневной поверхности (суммарная трасса однократных и многократных волн)[3].

Результаты выполненных исследований представлены в виде монтажа ВСП для двух уровней приведения: к поверхности (рисунок 5.12., а) и к уровню моря (рисунок 5.12., б). Графики скоростных моделей соответственно показаны на рисунке 5.13.

Рисунок 5.12 а - Стратиграфическая привязка PP волн, уровень приведения - к поверхности



Рисунок 5.12 б - Стратиграфическая привязка PP волн, уровень приведения - к уровню моря

Данные ВСП увязаны с наблюдениями МОВ ОГТ по профилю 039101, проходящему в субмеридиональном направлении.

На рисунке 5.12, а, б совместно с полями ВСП даны литолого-стратиграфические колонки как в глубинном, так и во временном представлении и выделены соответствующие стратиграфические комплексы на временных разрезах.

В пределах толщи олигоцен - палеозойских отложений прослеживается ряд динамически выраженных отражающих границ от подошвы нижнего мела до хадума включительно.

Для нижнего целевого интервала - от триасовых отложений и глубже - характерно присутствие границ более слабых по интенсивности и менее устойчивых по латерали, что следует из фрагмента временного разреза, совмещенного с полем ВСП. При этом, очевидно, что структурный план этих отложений имеет более сложный характер.

Наиболее динамически выраженными границами являются отражения от верхней части карбонатного комплекса нефтекумских отложений, что находит своё проявление как по данным ВСП, так по поверхностным наблюдениям МОВ ОГТ.

Данные ВСП увязаны с наблюдениями МОВ ОГТ по профилю 039101, проходящему в субмеридиональном направлении.

На рисунке 5.12, а, б совместно с полями ВСП даны литолого-стратиграфические колонки как в глубинном, так и во временном представлении и выделены соответствующие стратиграфические комплексы на временных разрезах.

В пределах толщи олигоцен - палеозойских отложений прослеживается ряд динамически выраженных отражающих границ от подошвы нижнего мела до хадума включительно.

Для нижнего целевого интервала - от триасовых отложений и глубже - характерно присутствие границ более слабых по интенсивности и менее устойчивых по латерали, что следует из фрагмента временного разреза, совмещенного с полем ВСП. При этом, очевидно, что структурный план этих отложений имеет более сложный характер. Наиболее динамически выраженными границами являются отражения от верхней части карбонатного комплекса нефтекумских отложений, что находит своё проявление как по данным ВСП, так по поверхностным наблюдениям МОВ ОГТ.

Рисунок 5.13 - Скоростная модель по скважине Ачикулакская №230

В целом, вскрытый комплекс подмеловых отложений охватывает тысячеметровую толщу в интервале от 3500 м до 4565 м карбонатно-терригенного состава. Данный интервал глубин соответствует временному интервалу в диапазоне от ~2,6 с до ~3,0 с.

Для глубоких границ установлено несоответствие в динамике волн на вертикальном и наземном профилях. Здесь, вероятно, значительно экранирующее влияние резких скоростных границ в верхнемеловых и нефтекумских отложениях. Наиболее заметно эффект экранирования проявляется для отражений от границ нерасчлененной толщи карбон-верхнедевонских отложений, залегающих на глубинах свыше 4000 м.

Очевидно, что свой вклад в искажение волнового поля вносят также кратные волны, которые регистрируются в последующей части записи на временах прихода глубинных отражений (свыше 3,5 с). Учитывая высокоскоростной характер исследуемого разреза на больших глубинах, можно предполагать существенным остаточный фон кратных волн по разрезу ОГТ.

Поэтому для изучения палеозойских отложений с целью эффективного подавления кратных волн должны быть созданы и применены специальные системы наблюдений.

Результаты стратиграфической привязки РР волн по данным ПМ ВСП дополнены геосейсмическим моделированием.

5.3.2 Цифровое моделирование

Для анализа структуры волновых пакетов, формируемых в условиях тонкослоистого разреза, была построена сводная тонкослоистая скоростная модель среды и выполнено цифровое моделирование волнового поля.

Учитывая, что исследования АК не были по техническим причинам проведены в интервале меловых отложений, для цифрового моделирования использована сводная скоростная модель, составленная по данным АК и ВСП (рисунок 5.13).

Структура волновых пакетов изучалась в различном спектральном диапазоне зондирующих сигналов,при этом реализовано разночастотное моделирование волновых пакетов, частот максимумов и сигналов, свертки которых и соответствующие им волновые картины для нулевых удалений представлены на рисунке 5.14., а, б, где слева дана литолого-стратиграфическая колонка, далее импендантская и скоростная модели, а затем результаты моделирования волновых пакетов при различном спектральном составе зондирующих сигналов.

Последовательное сопоставление различных волновых картин наглядно отображает особенности формируемых волновых пакетов для различных интервалов разреза при соответствующем зондирующем сигнале, с учетом особенностей смещения времени вступления отражений от основных сейсмических границ.

Приведенные результаты моделирования наглядно отображают характер формирования волновых пакетов для интервала триас - палеозойских отложений: в интервале времен 2,6-3,0 с. Очевидно, что выбор спектрального диапазона зондирующего сигнала существенно влияет на характер волнового пакета. Повышение частоты способствует формированию более разрешенной волновой картины для верхней части нефтекумской свиты, но недостаточно для динамического выделения информации в интервале нижней части нефтекумской свиты и палеозойских отражающих границ, динамичное прослеживание которых более уверенно в низкочастотном диапазоне в полосе 5-20 Гц. Это находит своё отображение в моделировании двухмерных представлений в сопоставлении с фрагментами временных разрезов для профиля 068911.

На рисунке 5.15., а, б представлены результаты моделирования для интервала 1,3-3,5 с при разноспектральном представлении зондирующего сигнала (f_мах ~32 Гц и 12 Гц).

На рисунке 5.16 даны фрагменты этих представлений при дополнительной фильтрации разрезов в интервале палеозой - нижнемеловых отложений. Очевидно, что динамика низкочастотного варианта более устойчива, но менее разрешенная, что убедительно говорит о возможной целесообразности представления результативных материалов в разночастотном диапазоне.



Рисунок 5.14 а - Разноспектральное моделирование (от 5-10 до 32 Гц)

Рисунок 5.14 б - Разноспектральное моделирование (от 32 до 100 Гц)

Рисунок 5.15 а - Сопоставление моделированного волнового поля с временным разрезом 068911 (частота максимума сигнала 32 Гц)



Рисунок 5.15 б - Сопоставление моделированного волнового поля с временным разрезом 068911 (частота сигнала 5-20 Гц)

Рисунок 5.16 - Сопоставление разноспектрального представления сейсмической информации палеозой - нижнемеловых отложений

На рисунке 5.17, а, б дано сопоставление результатов двумерного моделирования с фрагментами СОГов, которые подтверждают ранее высказанные положения и подчеркивают значимость и эффективность уровенных наблюдений.

Рисунок 5.17 а - Сопоставление моделированного волнового поля с временным полем СОГ (частота максимума сигнала 32 Гц)



Рисунок 5.17 б - Сопоставление моделированного волнового поля с временным полем СОГ (частота максимума сигнала 5-20 Гц)

5.3.3 Прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

Материалы ВСП позволили выполнить прогноз акустической жесткости (Аж) и скоростей продольных волн ниже забоя скважины по наблюдениям из ближнего ПВ. Сводная кривая Аж составлена по результатам обработки записей в интервале глубин 4200-4310 м, перекрывающем вскрытую часть разреза (рисунок 5.18), что позволяет оценить достоверность прогноза и получить детальную скоростную модель среды. Прогнозная кривая скоростей во вскрытой части разреза (глубины 4300-4500 м) в общих чертах согласуется с графиком, построенным по данным АК и ВСП.

В интервале глубин 4600-5500 м выделены пласты со скоростями V_{р пл}, превышающими 6000 м/с, что, очевидно, соответствует плотным породам (карбонатам) палеозойского возраста. По результатам прогноза можно отметить, что в низах разреза уровень значений скоростей и акустической жесткости является сравнительно высоким: V_{р пл} превышает 5600 м/с, а значения акустической жесткости максимальны 16,5-16,7 кг/м²хс.

По полученным данным вертикальный годограф по Р волне был продолжен на 1000 м ниже забоя скважины, т.е. до глубины 5500 м, где средние скорости продольных волн составляют 3270 м/с.

Эти данные представляют практический интерес, так как обеспечивают построение глубинных разрезов и позволяют избежать погрешностей в оценке глубин залегания целевых границ.

Рисунок 5.18 - Прогноз годографа по акустической жесткости ниже уровня наблюдений

5.3.4 Связь параметров поляризации с неоднородностями геологического разреза

Поляризация колебаний является пространственно - временной характеристикой волнового поля, тонко реагирующей на все неоднородности геологического разреза, в т.ч. и на нефтегазонасыщение. Частицы среды, охваченные волновым процессом, выходят из состояния покоя и колеблются в пространстве по различным направлениям - траекториям (рисунок 5.20).

Рисунок 5.20 - Траектория движения частиц в плоскости XZ

Параметрами, определяющими траекторию движения частиц, являются угол ц с вертикалью и азимут щ. Наибольший интерес представляет изучение поляризации Р волны, дающей начало всему волновому процессу и регистрируемой в области, свободной от помех.

Для анализа привлекались углы с вертикалью большой оси эллипса во временной и частотной областях, траектории движения частиц в горизонтальных и вертикальных плоскостях, полярные сейсмограммы в отдельных интервалах разреза.

На полученных графиках ц (Н) отмечены существенные изменения углов ц подхода волн вдоль вертикального профиля и выявлена их связь с исследуемым разрезом (рисунок 5.3).

В верхней, наиболее неоднородной части геологического разреза, на графиках ц (Н) наблюдаются значительные скачки углов ц, обусловленные особенностями среды. Поскольку этот интервал не имеет практического значения, он нами не описывается. Основные перспективы связаны с более глубокими отложениями, залегающими на глубинах свыше 2000м.

На продольном профиле (в исследуемом интервале) значения угла ц характеризуются относительной стабильностью, варьируют в пределах до18.

Глубже, вдоль вертикального профиля происходят небольшие изменения, отдельные выбросы достигают 20^0-22, они приурочены к пропласткам песчаников в майкопе. При прохождении Р волны через насыщенные песчаники палеогена наблюдается резкое изменение углов ц, что особенно заметно на графиках, полученных из непродольных ПВ (рисунок 5.21).

На кровле известняков верхнего мела наблюдается разрыв в направлениях смещений, а именно, его уменьшение до 2^0-3, а затем увеличение до 20 для ближнего ПВ и до 100^0-120 - для удаленных. В нижнемеловых песчаниках значения угла ц для ПВ 1 уменьшаются до 0, глубже отмечается рост их значений до 5^0-8, причем наиболее интенсивный в отложениях альба, где I пласт нефтенасыщен.

На продольном профиле, когда первая Р волна подходит сверху, наблюдаемые изменения угла ц обусловлены скоростными особенностями разреза.

Для непродольных вертикальных профилей картина усложняется. Направления смещений в первой Р волне зависят не только от взаимного расположения источника и приемника, но и для градиентных сред - от коэффициента увеличения скорости с глубиной.

Для слоистых сред на границах разреза, где наблюдаются скачки скоростей, кривые ц (Н) претерпевают разрывы. Причем, при переходе от меньшей скорости к большей, направления смещений будут отклоняться от вертикали, а при переходе от большей к меньшей, наоборот приближаться к вертикали.

На участках, примыкающих к границам раздела, где происходит наложение падающих Р и вторичных отраженных РР и PS волн, направления смещений могут отклоняться от указанных закономерностей.

На рисунке 5.21 представлены графики ц(Н) во временной области для одного продольного и 4^х непродольных ПВ.

Верхние 600-700 м характеризуются значениями углов ц, близкими к 90. Участки вертикального профиля, приуроченные к наиболее резким скоростным границам (2570 м, 3560 м), отмечены изменением угла ц, увеличением их значений до 130^0-150 и более.

Закономерность изменения углов ц подтверждается тем фактом, что графики ц(Н) для разных ПВ коррелируются между собой. Глубины практически всех изломов совпадают или близки для всех 5^ти ПВ.

В целом, можно отметить, что направления смещений в Р волне обусловлены акустическими неоднородностями разреза и позволяют выделить даже маломощные слои, сопоставимые с шагом наблюдения в скважине, в частности, слои с относительно пониженными и повышенными скоростями.

Углы подхода были также определены для разных частотных составляющих спектра Р волны, что позволяет ранжировать выделение неоднородностей по разрезу, а именно, маломощные слои лучшим образом проявляются на высокочастотных составляющих спектра колебаний.

В исследуемой части разреза контрастность наблюдаемых положительных аномалий углов возрастает по мере увеличения анализируемой частоты от 15 до 60 Гц (рисунок 5.21, а, б, в, г).

В нижней части разреза наряду с положительными, выделены также отрицательные аномалии, причем наиболее четко это проявляется в интервале глубин 2400-3600 м.

Таким образом, рассмотренные данные иллюстрируют принципиальные возможности расчленения разреза по параметрам поляризации Р волны.

Рисунок 5.21 а - Углы подхода P волн в частотной области (15 Гц)

Рисунок 5.21 б - Углы подхода P волн в частотной области (30 Гц)



Рисунок 5.21 в - Углы подхода P волн в частотной области (45 Гц)

Рисунок 5.21 г - Углы подхода P волн в частотной области (60 Гц)

6. Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ и МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве

Изучение строения околоскважинного пространства, прежде всего, связано с исследованием петрофизических свойств геологического разреза, вскрытого скважиной. Основные параметры, которые используются для этого - скорости продольных и поперечных волн, упруго - деформационные модули среды, поляризация колебаний в сейсмических волнах, поглощения волн, определяемые по первой продольной и прямой поперечной, обменным проходящим и отраженным волнам. Применение поляризационного метода ВСП обеспечило получение независимых характеристик волнового поля. Новые параметры векторного волнового поля - угол смещения с вертикалью, азимут, эллиптичность - тонко реагируют на неоднородности геологического разреза.

Интервальные времена и скорости продольных и поперечных волн позволяют надежно выделить зоны разуплотнения пород, что имеет важное практическое значение для конкретной ситуации Ачикулакской площади. Представленная толстослоистая скоростная модель среды по Р и S волнам достаточно хорошо согласуется с литофациальными особенностями среды. Максимальный скачок пластовых скоростей V_p, как отмечалось выше, приурочен к кровле известняков верхнего мела (1500м/с). Вторая резкая скоростная граница проходит между песчаниками мела и известняками нефтекумской свиты нижнетриасовых отложений, где перепад скоростей продольных волн достигает более 1100м/с. Рассматривая график интервальных скоростей можно сказать, что среда расчленяется на более тонкие слои. Имеющиеся отклонения на графиках V(Н) в толще майкопских глин характеризуют ее как однородную по литологическому составу, за исключением маломощных пропластков, которым соответствуют отдельные выбросы в значениях скоростей.

В тоже время, отложения триаса и палеозоя, несмотря на однотипность литологического состава, представленного на рисунке 5.9, фактически характеризуются существенными изменениями интервальных скоростей, т.е. среда здесь достаточно дифференцирована по физическим свойствам. Такими особенностями характеризуется исследуемый разрез как по скоростям продольных, так и поперечных волн. Упругие параметры, в частности, поглощение также свидетельствует о высокой дифференцированности геологического разреза в интервалах сравнительно мощных пластов.

На графике изменения коэффициента поглощения с глубиной (?_{Р эф}) по волне от дневной поверхности до забоя скважины в интервале глубин 2370 - 2600м, охватывающем низы палеогена и верхи верхнего мела, выделяется довольно четко аномалия ?_{Р эф.} На глубинах 2700 - 3600м на этом графике и вплоть до забоя скважины отмечаются небольшие колебания параметра поглощения, но они по сравнению с аномалиями, отмеченными выше и ниже указанного интервала значительно меньше.

Наиболее яркая аномалия поглощения наблюдается в интервале глубин 3600 - 3850 м, причем к глубине 3600 м приурочено последнее интенсивное отражение на разрезе МОВ ОГТ, что определяет переход от терригенных нижнемеловых песчаников к карбонатам нефтекумского горизонта. Анализ графиков из удаленных непродольных ПВ подтверждает наличие стабильной аномалии поглощения на глубине 2370-2600 м. Отсутствие аномалий поглощения в отложениях нефтекумского горизонта из непродольных ПВ 2, 4, 5, за исключением ПВ 3, свидетельствует о локальности и сложности развития зон разуплотнения пород (рисунок 5.11).

Параметры поляризаций (угол с вертикалью) по Р волне исследованы во временной и частотной областях в диапазоне от 15 до 60 Гц. Наиболее устойчиво значения угла, увязывающиеся с физическими свойствами пород и нефтегазонасыщением, проявляются на частоте 45 Гц. В частности, аномальными значениями угла отмечается нефтенасыщение на глубинах 2330 - 2630 м, изменение свойств майкопских глин по углу ? наблюдается так же, как и по параметру поглощения, на глубине 2330 м, находят свое проявление в параметрах поляризации возможное нефтенасыщение в отложениях нижнего триаса, особенно на графиках из - ПВ3 и ПВ4 (рисунок 5.22 а, б, в, г).

Однако наиболее рельефно нефтенасыщение отмечается в независимых упругих параметрах , К - коэффициент Пуассона и в аномалиях энтропии и энтапии, определенных по наблюдениям ПМ ВСП из непродольных ПВ и уровенным профилям СОГ.

По этим наблюдениям получены составные сводные динамические глубинные и временные разрезы продольных (РР) и обменных (РS) волн (рисунок 6.1 а, б, 6.2 а, б), что позволило по кинематическим параметрам одноименных отражений, приуроченных к одним и тем же границам, определить параметр, построить профили _t и схемы изменения параметров _t для целевых интервалов разреза в околоскважинном пространстве. На рисунке 6.3 а, б приведены сводные профили_t , а на рисунке 6.4 схемы распределения параметра_t

Рисунок 6.1 а - Сводный глубинный разрез PP волн



Рисунок 6.1 б - Сводный глубинный разрез PS волн

Рисунок 6.2 а - Сводный глубинный разрез PP волн

Рисунок 6.2 б - Сводный глубинный разрез PS волн

Рисунок 6.3 а - Распределение параметра _t по профилю ВСП 2 230 4 между пачками 1-2, 1-3, 2-3

Рисунок 6.3 б - Распределение параметра _t по профилю ВСП 3 230 5 между пачками 1-2, 1-3, 2-3

Параметр определен для трех целевых интервалов разреза: 1-2 кровля P_g - K_{1 ap}, 1-3 P_g - K_{1 п} и 2-3 K_{1 ap -} K_{1 п} и описывает изменение характера его распределения в околоскважинном пространстве.

Первая схема показывает наличие аномалии величиной выше 0,55 до удалений 400м от ствола скважины в основном, на восточном - юго-восточном и южном направлениях. Редкая система наблюдений не позволяет более детально картировать возможно сложные изменения свойств разреза в околоскважинном пространстве (рисунок 6.4 а).

Большой интервал анализа приводит к сглаживанию аномалий, что подтверждается следующей схемой изменения в интервале P_g - K_{1 п} . Здесь отмечается некоторый рост параметра в южном и юго-восточном направлениях (рисунок 6.4 б).

Рисунок 6.4 а - Схема изменения площадного распределения параметра по 1 - 2(Pg - K1ap)

Рисунок 6.4 б - Схема изменения площадного распределения параметра по 1 - 3(Pg - K1п)

Последняя схема (рисунок 6.4 в) характеризует изменение параметра ?_t в нижней части нижнемеловых образований - мощностью до 150м. На этой схеме вырисовывается весьма сложная конфигурация распределения параметра, что еще раз убеждает нас в том, что для данных сейсмогеологических условий редкая система наблюдений с последующей интерполяцией недопустима. Здесь необходимо применение плотных схем наблюдений с количеством пунктов взрыва 9-15 и более. Как следует из построенных разрезов и схем выделение аномальных проявлений параметра достаточно уверенное, хотя имеются ограничения, как в плане, так и по глубине и, прежде всего, они связаны с РS волнами и с трудностями учета преломления лучей для РР - волн на очень резких скоростных границах.

Рисунок 6.4 в - Схема изменения площадного распределения параметра по 2 - 3(K1ap - K1п)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований в скважине Ачикулакская 230 получены новые данные.

Изучены волновые поля, выделены из всех ПВ первая продольная Р и прямая S волны, продольные и обменные отражения, определены скорости V_p, V_s и связанные с ними упругие параметры среды - =V_s/V_p и =, тесно связанные с геологическим разрезом.

Выполнен прогноз акустической жесткости и получены данные о скоростях V_p ниже забоя скважины до глубины 5500 м.

Осуществлена надежная стратиграфическая привязка волн, зарегистрированных на дневной поверхности.

Построены временные и глубинные разрезы ВСП ОГТ по РР и РS волнам, которые использованы для совместной интерпретации и построения схем распределения упругих параметров в околоскважинном пространстве.

Технология и методика комплексных непродольных наблюдений ПМ ВСП, СОГ и продольного ВСП позволяет по результатам их обработки и анализа прогнозировать нефтегазонасыщение пород исследуемого разреза и оценить характер их распределения в околоскважинном пространстве.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мирзоян, Ю.Д., Мозговой, В.В. Отчёт о сейсмических исследованиях поляризационным методом ВСП в скважине Ачикулакская №230 (на тарритории ОАО «НК «Роснефть-Ставропольнефтегаз») - Краснодар, фонды ООО «Ингеосейс», 2003.

2. Амиров, А.Н. Промысловая сейсмика - сейсмика околоскважинного пространства / А.Н. Амиров, Е.И. Гальперин // Геология и разведка, №7, 1980. - С. 10-15.

3. Гальперин, Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование / Е.И. Гальперин. - М.: Недра, 1982. - 344 с.

4. Гальперин, Е.И. Поляризационный метод сейсмических исследований / Е.И. Гальперин. - М.: Недра, 1977. - 277 с.

5. Проект поисков залежей УВ в палеозойских отложениях Ачикулакской площади. - Ставрополь, фонды ОАО «Роснефть - Ставропольнефтегаз», 2002.

6. Курочкин, А.Г., Борисенко, Ю.Д., Калайдина, Г.В. Проведение обработки и интерпретации материалов сейсморазведки 2D наблюдений с целью прямого прогнозирования углеводородонасыщения в интервале палеозойских отложений Ачикулакской площади. - Краснодар, фонды ООО «Ингеовектор», 2002.

Размещено на Allbest.ru